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第七章 化学反应速率与化学平衡
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16 Cl 35.5
一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3 分)
1．（2025·四川巴中市·模拟）乙醛在少量I2存在下发生的分解反应为CH3CHO(g)→CH4(g)＋CO(g)。某温
度下，测得CH3CHO 的浓度变化情况如下表：
t/s
42
105
242
384
665
1 070
c(CH3CHO)/mol·L－1
6.68
5.85
4.64
3.83
2.81
2.01
下列说法不正确的是
A．42～242 s，消耗CH3CHO 的平均反应速率为1.02×10－2 mol·L－1·s－1
B．第384 s 时的瞬时速率大于第665 s 时的瞬时速率是受c(CH3CHO)的影响
C．反应至105 s 时，测得混合气体的体积为168.224 L(标准状况)
D．I2为催化剂降低了反应的活化能，使活化分子百分数增加，有效碰撞次数增多
【答案】C
【解析】A 项，由表中数据可计算，42～242 s，消耗CH3CHO 的平均反应速率为＝1.02×10－2 mol·L－1·s－
1，正确；B 项，随着反应的进行，c(CH3CHO)减小，反应速率减慢，所以第384 s 时的瞬时速率大于第665
s 时的瞬时速率，正确；C 项，由于CH3CHO 的初始浓度及气体体积未知，故无法计算反应至105 s 时，混
合气体的体积，错误；D 项，I2为催化剂，能降低反应的活化能，使活化分子百分数增加，有效碰撞次数
增多，提高反应速率，正确。
2．（原创题）下表中内容与结论相对应的是
选项
内容
结论
A
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0
在高温条件下该反应有利于自发进行
B
反应N2＋O2
2NO 达到平衡时，恒压充入He
平衡逆向移动，且正、逆反应的速率均减
小
C
向反应体系中加入相同浓度的反应物，化学反应
速率增大
活化分子百分数增大
D
反应NaCl(aq)＋NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(l)＝
NaHCO3(s)＋NH4Cl(aq)常温下能自发进行
ΔH > 0
【答案】B
【解析】反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0、ΔS＜0，由ΔG=ΔH-TΔS＜0 可知，在低温下有利于自发
进行，A 项错误。在恒压容器中充入不参加反应的气体，导致容器的体积增大，相当于减小压强，平衡逆
向移动，反应物和生成物的浓度均减小，正、逆反应的速率均减小，B 项正确；向反应体系中加入相同浓
度的反应物，活化分子百分数不改变，C 项错误；反应NaCl(aq)＋NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(l)＝NaHCO3(s)＋
NH4Cl(aq)为熵减的反应，该反应常温下能自发进行，反应∆H＜0，D 项错误；故选B。
3．（2025·四川雅安市·联考）某温度下2 L 密闭容器中3 种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如表
1
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所示，下列说法正确的是
X
Y
W
n(起始状态)/mol
2
1
0
n(平衡状态)/mol
1
0.5
1．5
A．该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝
B．其他条件不变，升高温度，若W 的体积分数减小，则此反应ΔH<0
C．其他条件不变，使用催化剂，正、逆反应速率和平衡常数均增大，平衡不移动
D．其他条件不变，当密闭容器中混合气体密度不变时，表明反应已达到平衡
【答案】B
【解析】由表知，X、Y 是反应物，W 是生成物，且Δn(X) Δ
∶n(Y) Δ
∶n(W)＝2 1 3
∶∶，化学方程式为2X＋Y
3W，反应的平衡常数表达式是K＝，A 项错误；升高温度，若W 的体积分数减小，说明平衡向逆反应方
向移动，则此反应的ΔH<0，B 项正确；使用催化剂，平衡常数不变，C 项错误；混合气体密度一直不变，
因此混合气体密度不变，不能说明反应已达到平衡，D 项错误。
4．(2025•黑龙江牡丹江期中)工业制硫酸时，在接触室中发生反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)，下列说法正
确的是
A．反应为放热反应，温度升高不利于提高产率，故应控制温度为较低温度
B．选择合适催化剂可以有效降低反应活化能，同时提高SO2平衡转化率
C．反应为气体分子数减少的反应，工业生产中应选择较大压强
D．接触室中热交换器起到加快反应速率，同时促使反应平衡正向移动的作用
【答案】D
【解析】A 项，温度太低不利于催化剂活性的提高，反应速率慢，A 错误；B 项，选择合适的催化剂可以
降低反应活化能，但不能改变平衡状态，不能提高SO2平衡转化率，B 错误；C 项，工业生产中，在常压
条件下SO2转化率已相当高，不必加压，C 错误；D 项，接触室中物料通过热交换器加热，使原料气温度
升高，加快反应速率，同时使反应后气体降温，促使平衡正向移动，以提高SO2转化率，D 正确；故选
D。
5．温度为
时，在容积为
的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) △H<0。实验测
得：
，
为速率常数，
受温度影响。不同时刻测得容器中
如表：
时间/s
0
1
2
3
4
5
0.20
0.10
0.08
0.065
0.06
0.06
0.10
0.05
0.04
0.0325
0.03
0.03
下列说法正确的是
A．
内，该反应的平均速率
2
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B．其他条件不变，往原容器中再通入
和
，则达到新的平衡时NO2体积分数减小
C．其他条件不变，移走部分NO2，则平衡正向移动，平衡常数增大
D．当温度改变为
时，若k 正=k 逆，则T2<T1
【答案】A
【解析】A．根据表格数据可知：在0~2 s 内，NO 的物质的量由0.20 mol 变为0.08 mol，△n(NO)=
0.20mol-0.08mol=0.12mol，则该反应的平均速率，
，A 正确；
B．其他条件不变，往原容器中再通入0.20 mol NO 和0.10 mol O2，相当于增大体系的压强，由于该反应的
正反应是气体体积减小的反应，增大压强，化学平衡正向移动，所以达平衡时NO2体积分数增大，B 错
误；
C．化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变。其他条件不变，移走部分NO2，化学平
衡正向移动，平衡常数不变，C 错误；D．k 正、k 逆为速率常数，只受温度影响，在温度为T1时，根据表格
数据，容器容积是2 L，结合物质反应关系可知平衡时各种物质的浓度c(NO)=0.03mol/L，
c(O2)=0.015mol/L，c(NO2)=0.07mol/L，化学平衡常数
，说明
k 正>k 逆，若k 正=k 逆，则K 减小，化学平衡逆向移动，由于该反应的正反应为放热反应，则改变条件是升
高温度，所以温度T2>T1，D 错误；故答案为：A。
6．（2025·重庆·模拟预测）向温度不同的3 个体积均为2L 的恒容密闭容器中均充入
和
，保
持其它条件相同，发生反应A(g)+2B(g)
C(g)+D(s)，测得
时A 的物质的量如图所示。下列说法正
确的是
A．该反应的
B．c 点一定满足：
C．b 点处于平衡状态，A 的平衡转化率为65%
D．向c 点容器中充入
和
，B 的转化率增大
【答案】B
【解析】横坐标：表示温度（T/℃），数值从左到右依次为200、300、400 ，体现了不同的反应温度条
件。纵坐标：表示A 的物质的量（n(A)/mol）数值从下到上有相应刻度，反映了在不同温度下10min 时A
的物质的量的多少。a 点：对应温度为200℃，10min 时n(A)=0.50mol。b 点：对应温度为300℃，10min 时
n(A)=0.35mol。c 点：对应温度为400℃，10min 时n(A)=0.75mol；200~300℃，升高温度，A 的物质的量减
3
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小，说明升高温度反应速率加快；300~400℃，升高温度后，A 的物质的量增大，说明升高温度，平衡逆
向移动。A．由图可知，300~400℃，温度升高，10min 时n(A)增大，说明升高温度平衡逆向移动。根据勒
夏特列原理，升高温度平衡向吸热反应方向移动，逆向是吸热方向，则正向为放热反应，△H<0，A 项错
误；B．ｃ点反应达到平衡，
。对于反应A(g)+2B(g)
C(g)+D(s)，化学计量数之比
v(A):v(B)=1:2，所以
，B 项正确；C．仅根据图像无法确定b 点一定处于平衡状态。虽然
已知b 点n(A)=0.35mol ，若处于平衡状态，A 的转化率
，但不能确定就是平衡
状态，C 项错误；D．容器体积为2L，c 点n(A)=0.75mol，n(Ｃ)为0.25mol，K=
，此
时再向容器Ⅲ中充入充入0.6mol A 和0.2mol C，Q=
，Q=K，平衡不移动，B 的转
化率不变，D 项错误；综上，答案是B。
7．（2025·全国·模拟预测）
的速率方程为
，其中为净反应速率；
为速率常数，只与温度、催化剂、固体接触面积有关，与浓度无关；
为该反应的反应级数，可以为正
数、0、负数。已知反应物起始浓度消耗一半的时间叫半衰期，
在某催化剂表面上反应得到的数据
如表。下列说法正确的是
0
10
20
30
40
50
60
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0
A．该反应的速率常数为
B．其他条件不变，压缩体积增大压强后，净反应速率无明显变化
C．若起始反应物浓度为
，半衰期不变
D．使用Mg 粉吸收O2，可使平衡正移，提高H2O(g)的平衡转化率
【答案】B
【解析】A．分析表格中数据可以知道，反应速率与水蒸气浓度无关，是一个恒速反应，所以n=0,v=k，计
算可得
，A 错误；B．压缩体积增大压强，虽然水蒸气浓度增大，但是净反应速
率与水蒸气浓度无关，故净反应速率无明显变化，B 正确；C．设起始反应物浓度为cmol/L，半衰期
，可知半衰期与起始浓度成正比，表中起始反应物浓度为0.30mol/L，半衰期为30min，若起始
反应物浓度为0.60mol/L，则半衰期为60min，C 错误；D．根据最后一组数据可知，该反应可以进行到
底，因此不存在化学平衡，D 错误；故选B。
4
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8 ．（2025· 四川达州· 一模）工业上利用CO2 和H2 合成乙烯：2CO2(g)+6H2(g)
CH2=CH2(g)
+4H2O(g)△H。其它条件不变时，相同时间内CO2的转化率随温度T 的变化情况如图所示。下列说法正确
的是
A. M 点，
B. 反应温度应控制在250℃左右
C. M 点和N 点的化学平衡常数相等 D. 选择合适催化剂，可以提高CO2的平衡转化率
【答案】B
【解析】最高点以前，反应未达平衡，随着温度的升高CO2的转化率升高，最高点以后随着温度升高，
CO2 的转化率降低，该反应为放热反应。A．M 点后CO2 的转化率升高，故M 点未达到平衡，
，A 错误；B．在250℃左右，CO2 的转化率最高，故反应温度应控制在250℃左
右，B 正确；C．该反应为放热反应，升高温度，K 减小，M 点和N 点的化学平衡常数不相等，C 错误；
D．催化剂不影响反应限度，故CO2的转化率不变，D 错误；故选B。
9．（2025·河南·模拟预测）二氧化碳可氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
向10L 的恒容密闭容器中投入2mol C2H6和3mol CO2，不同温度下，测得5min 时(反应均未达到平衡)的相
关数据如下表，下列说法错误的是
温度/K
T1
T2
T3
乙烷转化率/%
2.0
12.0
20.0
乙烯选择性/%
95.0
75.0
60.0
注：乙烯选择性
A．反应Ⅰ的平衡常数：
B．温度升高对反应Ⅱ更有利
C．其他条件不变，容器内改为恒压，乙烷平衡转化率增大
D．T2 K 时，0~5min 内，
【答案】D
【解析】A．反应Ⅰ的△H1>0，反应Ⅱ的△H2>0，均为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增
大，乙烯的转化率升高，由表格数据可知T1＜T2＜T3，所以
，故A 正确；B．由表
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格数据可知，升高温度，乙烷转化率增大，但是乙烯选择性降低，说明升高温度对反应Ⅱ更有利，故B 正
确；C．其他条件不变，容器内改为恒压，相对于恒容容器，相当于减小压强，反应Ⅰ、反应Ⅱ平衡正向
移动，乙烷的平衡转化率增大，故C 正确；D．T2 K 时，乙烷的转化率为12.0%，可得转化的乙烷的总物
质的量为2mol×12.0%=0.24mol，而此温度下乙烯的选择性为75%，则转化为乙烯的乙烷的物质的量为
0.24mol×75%=0.18mol，故转化为CO 的乙烷的物质的量为
，根据反应方程式可
得，生成CO 的物质的量为0.24mol，则0~5min 内，
，故D 错误；
选D。10．（2025·四川成都实验中学·月考）一定条件下，向容积均为2L 的两个恒温密闭容器中通入一定
量的一氧化碳和水蒸气，发生反应：CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H = -42kJ/mol ，达平衡后获得数
据如下表。下列说法错误的是
容器编
号
起始时各物质的物质的量/mol
达到平衡的时间/min
达到平衡时体系能量的变化
CO
①
1
4
0
0
放出
热量
②
2
8
0
0
放出
热量
A．①中反应达平衡时，CO 的转化率为80％ B．平衡时
：①＝②
C．达到平衡的时间：①＞②
D．反应②中，
【答案】B
【详解】A．CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H = -42kJ/mol ，说明消耗1molCO，反应放出41kJ 热量，
容器①达到平衡时放出32.8kJ 热量，则消耗CO 物质的量为32.8/41mol=0.8mol，CO 的转化率为0.8mol/
1mol×100%=80%，A 正确；B．反应前后气体体积不变，反应①②是等效平衡，则容器②消耗CO 物质的
量为1.6mol，平衡时：c(CO)②=
=0.2mol/L，c(CO)①=
=0.1mol/L，即平衡时c(CO)：
②>①，B 错误；C．反应①②是等效平衡，容器②中反应物浓度大，反应速率快，达到平衡所需时间短，
达到平衡的时间：①＞②，C 正确；D．反应前后气体体积不变，反应①②是等效平衡，则容器②消耗CO
物质的量为1.6mol，放出的热量Q=1.6mol×41kJ/mol=65.6kJ，D 正确；故选B。
11．（2025·四川资阳中学·月考）N2O5 是一种新型硝化剂，在
温度下可发生下列反应：2N2O5(g)
4NO2(g)+O2(g) △H>0 。T1温度下的平衡常数为K1=125。下列说法错误的是
A．反应的△S>0
B．该反应在高温下可自发进行
C．T1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若K1<K2，则T1>T2
D．T1温度下，在体积为1 L 的恒温密闭容器中充入2 mol
，4 mol
，1 mol
，此时反应将向正
反应方向进行
【答案】C
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【解析】A．由热化学方程式可知，该反应为气体分子数增加的反应即熵增，则ΔS＞0，故A 项正确；B．
ΔH>0，ΔS＞0，该反应若可以自发进行，需ΔG=ΔH-TΔS<0，则该反应在高温下可自发进行，故B 项正
确；C．该反应为吸热反应，温度越高平衡常数越大，若K1<K2，则T1<T2，故C 项错误；D．
，Qc<K1，则此时反应将向正反应方向进行，故D 项正
确；答案选C。
12．(2025·浙江省9+1 高中联盟高三联考)NO 的氧化反应：2NO+O2
2NO2分两步进行：Ⅰ．2NO
N2O2；Ⅱ．N2O2+O2
2NO2，其能量变化示意图如下图l。恒容密闭容器中充入一定量的NO 和O2，控制
反应温度为T3和T4，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如下图2。下列说法不正确的是
A．升温，NO 的平衡转化率降低
B．氧化反应的决速步骤为过程Ⅱ
C．结合图2 信息可知：转化相同量的NO，T4耗时更长
D．引起图2 变化的可能原因：升温过程Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，对过程Ⅱ速率的影响小于温度
【答案】D
【解析】A 项，根据能量图可知过程I，ΔH<0，升温平衡逆移，平衡转化率降低，A 正确；B 项，活化能
Ea1<Ea2，过程II 为慢反应，为决速步骤，B 正确；C 项，结合图2 信息可知：Δc(NO)相同时，T4耗时更
长，C 正确；D 项，过程I 为快反应先达到平衡，升温后逆移，N2O2浓度减小引起决速过程II 速率减小，
影响大于升温，D 错误；故选D。
13．(2025·黑龙江省龙东联盟高三联考)某温度下，在刚性密闭容器中充入一定量的T(g)，发生反应：
①T(g)
W(g)；②W(g)
P(g)。测得各气体浓度与反应时间的关系如下图所示。下列说法错误的是
A．Ⅱ曲线代表W 的浓度与时间的变化关系
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B．反应①加入合适的催化剂可以改变单位时间内T 的转化率
C．反应②达到M 点时，正反应速率小于逆反应速率
D．0~6 min 内W 的平均化学反应速率为
【答案】C
【解析】A 项，初始时，充入一定量的T(g)，随着反应进行，T 逐渐减少，曲线Ⅲ代表T；W 转化为P，W
减少的同时P 增加，则曲线Ⅰ代表P，曲线Ⅱ代表W。A 项，Ⅱ曲线代表W 的浓度与时间的变化关系，故
A 正确；B 项，反应①加入合适的催化剂，反应①速率加快，可以改变单位时间内T 的转化率，故B 正确；
C 项，反应②达到M 点时，W 浓度减小，P 浓度增加，则反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，故
C 错误；D 项，0~6 min 内W 的平均化学反应速率为
，故D 正确；故选
C。
14．(2025·重庆市西南大学附属中学校高三阶段性监测)碘甲烷(CH3I)在一定条件下可裂解制取低碳烯烃，
发生如下反应：
反应1：2CH3I(g)
C2H4(g)＋2HI(g) ΔH＝+80.2kJ·mol−1
反应2：3C2H4(g)
2C3H6(g) ΔH＝-108.1kJ·mol−1
反应3：2C2H4(g)
C4H8(g) ΔH＝-120.6kJ·mol−1
向密闭容器中充入一定量的碘甲烷，维持容器内P0=0.1MPa，平衡时C2H4、C3H6和C4H8的物质的量分数与
温度的关系如图所示。下列说法错误的是
A．图中物质
表示的是C2H4 B．T1K 时，碘甲烷的平衡转化率为
C．T1K 时，容器中
D．随着温度升高，反应2 的选择性先增大后减小
【答案】B
【解析】A 项，反应1 吸热，反应2 放热，升温反应1 正向移动，反应2 逆向移动，故随温度升高φ(C2H4)
增加，物质Y 表示的是C2H4，物质X 表示的是C3H6，A 正确；B 项，由图可知，T1K，平衡时n(C2H4)=
4%n 总，n(C3H6)=n(C4H8)= 8%n 总，故反应2，3 消耗n(C2H4)耗=8%×3/2 n 总+8%×2n 总= 28%n 总，故容器中
n(HI)= 2×(4%n 总+28%n 总)= 64%n 总，n(CH3I)剩余=(1-4%-8%×2-64%)n 总=16% n 总，因为n(CH3I)消耗
=n(HI)=64%n 总，所以CH3I 转化率为
，B 错误；C 项，由图可知，T1K 时，
，由选项B 分析知，
，则
， C 正确；D 项，由图可知，随
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着温度升高，φ(C3H6)先增大后减小，故可说明反应2 的选择性先增大后减小，D 正确；故选B。
15．(2025·山西省部分学校高三模拟预测)在刚性容器中，充入0.5mol/L 的CH3OH，发生如下反应
主反应：CH3OH(g)
HCHO(g)＋H2(g) ΔH＞0
副反应：CH3OH(g)
CO(g)＋2H2(g)
催化反应相同时间，测得CH3OH 的转化率和
的选择性[
选择性
]
随温度变化如图所示(温度为700°C 时，反应恰好达到首次平衡)。下列说法错误的是
A．主反应：正反应活化能>逆反应活化能
B．
点对应条件下，甲醛速率：v 正＞v 逆
C．高于600℃，催化剂对副反应的选择性可能提高
D．700℃，H2的平衡浓度为0.4mol/L (甲醛选择性值近似取1/3)
【答案】D
【解析】A 项，主反应为吸热反应，吸热反应正反应的活化能较大，A 项正确；B 项，根据题意可知，温
度为700°C 时，反应恰好达到首次平衡，则X 点还未达到平衡，因此甲醛的正反应速率较大，B 项正确；
C 项，温度高于600°C，甲醛的选择性降低，故推测高于600°C，催化剂对副反应 的选择性可能提高，C
项正确；D 项，根据题中数据可知，主反应消耗的甲醇为0.5mol/L×60%×1/3=0.1mol/L， 副反应消耗的甲
醇为0.5mol/L×60%－0.1mol/L=0.2mol/L，据此列出各物质浓度的变化量如下：
，平衡时，c(H2)=0.1mol/L+0.4mol/L=0.5mol/L，
D 项错误；故选D。
二、非选择题(共4 小题，共55 分)
16．（2025 学年·四川自贡一模）(14 分)随着我国2060 年实现碳中和目标的提出，CO2的资源化利用对于
碳中和目标的实现具有非常重要的现实意义。回答下列问题：
Ⅰ．将CO2和H2在催化剂作用下实现二氧化碳甲烷化是有效利用CO2资源的途径之一：
①CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) △H1= -164.9kJ/mol
② CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H2= +41.2kJ/mol
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③ CO(g)+3H2(g)
CH4(g)+H2O(g) △H3
（1）经计算，反应③在 （填“高温”、“低温”、“任何条件”）下可自发进行。
（2）一定温度条件下，利用不同催化剂，在相同反应时间内，测得产物的生成速率与催化剂的关系如
图，则有利于获得甲烷的催化剂是 。
（3）在某温度下，向恒容密闭容器中充入1molCO2和4molH2，初始压强为5p0kpa，上述反应达平衡时，
p(CO)=akpa，p(CO2)=bkpa，则CH4的选择性= [CH4的选择性=n生成(CH4)
n转化(CO2) ×100%，用含p0、
a、b 的代数式表示，下同]，该温度下反应②的化学平衡常数Kp= 。
Ⅱ．光催化CO2也可以制备甲醇、甲烷等燃料，反应原理示意图如下图所示：
（4）下列描述正确的是__________。
A．H
+由a 区向b 区移动
B．b 区电极反应为2H2O 4
−e
−=O2↑+4 H
+
C．CH4是氧化产物
D．该装置实现了电能转化为化学能
（5）写出a 区的电极反应式 。
（6）以CO2催化加氢合成的甲醇为原料，在催化剂作用下可以制取丙烯，反应的化学方程式为3CH3OH(g)
C3H6(g)+3H2O(g)。该反应Arrhenius经验公式的实验数据如图中自线a 所示，已知Arrhenius经验公
式Rlnk=−Ea
T
+C，（Ea为活化能，k 为速率常数。R 和C 为常数）。当改变外界条件时，实验数据如图②
中的曲线b 所示，则实验可能改变的外界条件是 。
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【答案】（1）低温（2 分） （2）Cat4（2 分） （3） p0-b-a
p0-b
×100% （2 分） a(2p0-2b-a)
b(3a+4b)
（2 分）
（4）B（2 分） （5）CO2+8e
-+8H
+=CH4+2H2O（2 分） （6）使用更高效的催化剂（2 分）
【解析】（1）由盖斯定律可知反应③=反应①-反应②，则△H3=△H1-△H2=-164.9kJ/mol-(+41.2kJ/mol)=
-260.1kJ/mol，反应③ΔS<0，则反应在低温下可自发进行；
（2）由图可知使用催化剂Cat4 时，生成甲烷的速率最大，其生成CO 的速率最小，则催化剂Cat4 有利于
获得甲烷；
（3）初始时充入1molCO2和4molH2，初始压强为5p0kpa，即CO2初始分压为p0kPa，H2初始分压4p0kPa，
反应达平衡时：p(CO)=akpa，p(CO2)=bkpa，CO2的转化量为：(p0-b) kPa，根据碳原子守恒，p(CH4)=
(p0-b-a) kPa，则CH4的选择性：
(p0-b-a)kPa
(p0-b)kPa ×100%=p0-b-a
p0-b
×100%；根据氧原子守恒，平衡时
p(H2O)= (2p0-2b-a) kPa，根据氢原子守恒，平衡时p(H2)=[4 p0- (2p0-2b-a) -2(p0-b-a)]kPa=(3a+4b) kPa，则
该温度下反应②的化学平衡常数Kp=a(2p0-2b-a)
b(3a+4b)
；
（4）根据装置可知，二氧化碳在a 区电极得电子被还原为甲烷，酸性环境下，阴电极反应：
CO2+8e
-+8H
+=CH4+2H2O，b 区发生反应：2H2O 4
−e
−=O2↑+4 H
+；A．H
+向阴极移动，即从b 区向a 区
移动，故A 错误；B．由以上分析可知，b 区电极反应为2H2O 4
−e
−=O2↑+4 H
+，故B 正确；C．二氧化
碳在a 区电极得电子被还原为甲烷，则甲烷是还原产物，故C 错误；D．该装置实现了光能转化为化学
能，故D 错误；故选：B。
（5）二氧化碳在a 区电极得电子被还原为甲烷，酸性环境下，阴电极反应：CO2+8e
-+8H
+=CH4+2H2O；
（6）从该公式可以看到，活化能Ea 就是直线斜率的相反数；直线b 相比直线a，斜率的相反数减小，也
就是活化能降低，所以改变的外界条件是使用更高效的催化剂。
17．（2025 学年·四川眉山东坡区一模）（15 分）随着我国碳达峰、碳中和目标的确定，二氧化碳资源化
利用倍受关注。
I.以CO2和NH3为原料合成尿素2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(g) ∆H= -87 kJ/mol。
（1）有利于提高CO2平衡转化率的措施是_______(填序号)。
A．高温低压
B．低温高压
C．高温高压
D．低温低压
（2）研究发现，合成尿素反应分两步完成，其能量变化如下图甲所示：
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第一步： 2NH3(g)+CO2(g)
NH2COONH4(s) ∆H1
第二步：NH2COONH4(s)
CO(NH2)2(s)+H2O(g) ∆H2
①图中ΔE= kJ/mol。
②反应速率较快的是 反应(填“第一步”或“第二步”)，理由是 。
II.以CO2和CH4催化重整制备合成气： CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+ 2H2(g)。
（3）在密闭容器中通入物质的量均为0.2 mol 的CH4和CO2，在一定条件下发生反应CH4(g) +CO2 (g)
2CO (g)+2H2(g)，CH4的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图乙所示。
①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行，下列叙述能说明反应到达平衡状态的是 (填序号)。
A 容器中混合气体的密度保持不变 B．容器内混合气体的压强保持不变
C．反应速率： 2v 正(CO2)=v 正 (H2) D．同时断裂2molC- H 键和1 molH-H 键
②由图乙可知，压强P1 P2 (填“>”“<”或“=”，下同)； Y 点速率v 正 v 逆。
③已知气体分压=气体总压x 气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，则X
点对应温度下的Kp= (用含P2的代数式表示)。
III. 电化学法还原二氧化碳制乙烯
在强酸性溶液中通入二氧化碳，用惰性电极进行电解可制得乙烯，其原理如图丙所示：
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（4）阴极电极反应式为 ，该装置中使用的是 (填“阴”或“阳”)离子交换膜。
【答案（1）B（2 分）
（2）+72.5 （2 分） 第一步（1 分） 第一步的活化能小（1 分）
（3）BD（2 分） < （1 分） > （1 分） 4
9 P2
2（2 分）
（4）2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O（2 分） 阳（1 分）
【解析】（1）A. 高温低压，平衡逆向移动，不能提高二氧化碳平衡转化率，错误；B. 低温高压，平衡正
向移动，能提高二氧化碳的平衡转化率，正确；C. 高温高压平衡不能确定移动方向，错误；D. 低温低压
不能确定移动方向，错误。故选B
（2）①图中ΔE 为第二步反应的反应热，故ΔE=∆H2=∆H-∆H1=（-87+159.5）kJ/mol=+72.5kJ/mol。
②反应速率较快的是第一步，理由是第一步反应的活化能小。
（3）①A.反应中全为气体物质，容器中混合气体的密度始终保持不变，故不能说明反应到平衡，错误；
B. 反应前后气体的总物质的量不同，故容器内混合气体的压强保持不变能说明反应到平衡，正确；C.反应
速率： 2v 正(CO2)=v 正 (H2)不能说明正逆反应速率相等，不能说明到平衡；D.同时断裂2molC- H 键和1
molH-H 键能说明正逆反应速率相等，说明反应到平衡。故选BD。
②结合反应，压强增大，平衡逆向移动，甲烷的转化率降低，故图乙可知，压强P1<P2； Y 点甲烷的转化
率低于平衡时，故速率v 正> v 逆。
③
CH4(g)
+
CO2(g)
⇌
2CO (g)
+
2H2(g)
起始物质的量
0.2
¿0.2
¿0
¿
改变物质的量
¿
0.1
¿0.2
¿0.2
¿
平衡时物质的量¿0.1¿¿0.1¿¿0.2¿¿0.2
平衡时总物质的量为0.1+0.1+0.2+0.2=0.6，则平衡时甲烷的平衡分压为0.1
0.6 P2 ，二氧化碳的平衡分压为
0.1
0.6 P2，一氧化碳的平衡分压为0.2
0.6 P2，氢气的平衡分压为0.2
0.6 P2，则X 点对应温度下的Kp=
(0.2
0.6 P2)
2
×(0.2
0.6 P2)
2
0.1
0.6 P2×0.1
0.6 P2
=❑
❑ 4
9 P2
2
（4）连接电源负极的一极为阴极，阴极电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O ，因为阳极室中的氢
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离子需要进入阴极室，故该装置中使用的是阳离子交换膜。
18．（2025·四川成都外国语实验学校·模拟预测）（13 分）随着煤和石油等不可再生能源的日益枯竭，同
时在“碳达峰”与“碳中和”可持续发展的目标下，作为清洁能源的天然气受到了广泛的关注。
（1）目前正在开发用甲烷和氧气合成甲醇：2CH4(g)+O2(g)2
\s\up7(高温、高压)CH3OH(g)，已知：
(C 为常数)。根据图中信息，恒压条件下，温度升高，Kp___________(填“增大”、
“减小”或“不变”)；该反应的热化学方程式为___________。
（2）甲烷干重整反应(DRM)可以将两种温室气体(CH4和CO2)直接转化为合成气(主要成分为CO 和H2)，兼
具环境效益和经济效益。甲烷干重整过程中可能存在反应：
R1：CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)(主反应)
R2：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)
R3：CH4(g)
C(s)+2H2(g)
R4：2 CO(g)
CO2(g)+C(s)
R5：CO(g)+H2(g)
C(s)+H2O(g)
在
、进料配比
、温度为500~1000℃的条件下，甲烷干重整过程中甲烷的
转化率、CO2的转化率和积碳率随着温度变化的规律如图所示。
①甲烷干重整的最佳温度为___________℃。
②恒容绝热条件下仅发生主反应时，下列情况能说明该反应达到平衡状态的有___________(填标号)。
A．CH4和CO2的转化率相等 B．
正
逆
C．容器内气体密度不变 D．平衡常数
不变
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③在最佳温度、初始压强p 条件下，向某2L 的恒容密闭容器中加入2molCO2和2molCH4，设只发生R1、
R2 两个反应。达平衡后，测得容器中CO 的浓度为
，CO2的转化率为80%，则此时R1 反应的
压强平衡常数Kp =___________(列出计算表达式，压强平衡常数用各组分的平衡分压代替物质的量浓度进
行计算，平衡分压=物质的量分数×平衡总压强)。
（3）利用甲烷干重整反应中的气体CO2和H2在某催化剂表面制备甲醇的反应机理如图所示。
①催化循环中产生的中间体微粒共___________种。
②CO2催化加氢制甲醇总反应的化学方程式为___________。
【答案】（1）①减小（1 分） ② 2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH △H=-251kJ/mol（2 分）
（2）① 900℃(850-950℃之间都可以)（2 分） ② D（2 分） ③
（2 分）
（3）① 6 （2 分） ② CO2+3H2=====H2O+CH3OH（2 分）
【解析】（1）根据图中信息，恒压条件下，温度升高，1/T 减小，Kp 减小；根据坐标值，可得：
0.055kJ/mol/K=-1.5×10-3/K△H+C，0.4315kJ/mol/K=-3×10-33/K△H+C，求得△H=-251kJ/mol，该反应的热化
学方程式为2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH △H=-251kJ/mol；
（2）①从图中可看出，随温度升高，甲烷干重整过程中甲烷的转化率增大、CO2的转化率增大和积碳率减
小，温度升高到900℃后CH4的转化率与CO2的转化率几乎相等，且达到97%以上，900℃后积碳率很低，
说明几乎只发生甲烷干重整主反应R1，故甲烷干重整的最佳温度为900℃(850-950℃之间都可以)；
A
②．仅发生主反应CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)，进料配比n(CH4):n(CO2)=1:1，CH4和CO2的转化率
一直相等，不能说明该反应达到平衡状态，A 错误；B．2v 正(CH4)=v 逆(CO)表明正逆反应速率相等，v 正
(CH4)=2v 逆(CO)不能说明该反应达到平衡状态，B 错误；C．恒容条件下，容器内气体密度保持不变，不能
说明该反应达到平衡状态，C 错误；D．平衡常数K 只与温度相关，K 不变说明温度不变，恒容绝热条件
下，温度不变能说明该反应达到平衡状态，D 正确；故选D；
③在最佳温度、初始压强p 条件下，向某2L 的恒容密闭容器中加入2molCO2和2molCH4，设只发生R1：
CO2(g)+CH4(g)
2CO(g)+2H2(g)、R2：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)两个反应，平衡后，测得容器中
CO 的浓度为1.2mol/L，CO 的物质的量为2.4mol，CO2的转化率为80%，CO2的物质的量为
=
，根据碳原子守恒，CH4的物质的量为(4-2.4-0.4)=1.2mol，根据氧原子守恒，
H2O 的物质的量为(2×2-2.4-0.4×2)=0.8mol，根据氢原子守恒，H2的物质的量为1/2(2×4-1.2×4-
0.8×2)=0.8mol，平衡时气体总的物质的量为 (2.4+0.4+1.2+0.8+0.8)mol=5.6mol，恒温恒容，压强之比等于
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气体物质的量之比，平衡时压强为
，则CO2、CH4、CO、H2的分压分别为
、
、
、
，则此时R1 反应的压强平衡常数
；
（3）①根据图示，催化循环中产生的中间体微粒共6 种；
②CO2催化加氢生成甲醇和水，总反应的化学方程式为CO2+3H2=====H2O+CH3OH。
19．(2025·广东省部分学校高三联考)（13 分）羰基硫(COS)常用于合成杀草丹、燕麦敌、杀虫剂巴丹等农
药。工业上通过CO 与H2S 反应制取COS，反应体系中主要涉及以下反应：
a．CO(g)＋H2S(g)
COS(g)＋H2(g) ΔH1； b．CO(g)＋3H2(g)
CH4(g)＋H2O(g) ΔH2；
c．CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH3； d．CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH4。
（1）与CO2相同，COS 中所有原子最外层也都满足8 电子结构，COS 属于 分子(填“极性”或
“非极性”)，COS 的沸点 CO2的沸点(填“>”、“=”或“<”)。
（2）根据盖斯定律，反应d 的ΔH4= (用含
的代数式表示)。
（3）以CO 和H2S 反应制取COS 的反应(a、b、c、d)体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的是
_______(填选项字母)。
A．恒容条件下增大CO 与H2S 的浓度，反应a、b、c、d 的正反应速率都增加
B．升高温度，CO2的浓度增大，表明反应d 为吸热反应
C．加入作用于反应a 的催化剂，可增大ΔH1的值
D．降低反应温度，反应a~d 的正、逆反应速率都减小
（4）反应a 分两步进行，其反应过程中的能量变化如图1 所示。
中间产物为 ，决定COS 生成速率的步骤是 (填“第1 步”或“第2 步”)。
（5）在密闭容器中按下表投料，分别发生反应a 和反应d(N2不参与反应)，反应时间和压强相同时，测得
两个反应中COS 的物质的量分数随温度变化的关系如图2 实线所示(虚线表示平衡曲线)。
反应序号
反应a
反应d
起始投料
CO
H2S
N2
CO2
H2S
N2
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起始物质的量分数/%
1
1
98
1
1
98
①实验测得反应d 的速率方程为
，
，k 为速率常数，则反应d
达到平衡后，仅升高温度，
增大的倍数 (填“>”、“<”或“=”)
增大的倍数。
②已知相同条件下，反应a 速率比反应d 快，1000℃时，反应a 的平衡常数。
(用分数表示，写
出分析与计算过程)。
【答案】（1）极性(1 分) >(1 分) （2）ΔH1-ΔH3(2 分) （3）AD(2 分)
（4）S2(2 分) 第2 步(1 分) （5）< (2 分) 9/49(2 分)
【解析】（1）COS 的结构式为O=C=S，为直线形分子，但由于C=O 与C=S 键键长不同，正负电中心不
重合，故为极性分子；COS 与CO2均为分子晶体，COS 的相对分子质量更大，范德华力更大，沸点更高；
（2）根据盖斯定律，可知反应d=反应a-反应c，即ΔH4=ΔH1-ΔH3；
（3）A 项，恒容条件下增大CO 和H2S 的浓度，对于反应a、b、c、d 来说，均增大了反应物的浓度，反
应的正反应速率增大，A 项正确；B 项，升高温度，CO2的浓度增大，可能为反应c 正向移动导致，也可能
是反应d 逆向移动导致，所以无法判断反应d 吸热还是放热，B 项错误；C 项，催化剂可以同等程度增大
正、逆反应速率，不能改变反应的焓变，C 项错误；D 项，降低温度，体系的总能量降低，正、逆反应速
率均减小，D 项正确；故选AD；
（4）由图可知，中间产物为S2，两步反应中，慢反应速率决定总反应速率，活化能越大，反应速率越
慢，所以决定COS 生成速率的步骤是第2 步；
（5）①反应d 中随温度的升高，生成物COS 的物质的量分数减小，说明升高温度，化学平衡逆向移动，
，则k 正增大的倍数<k 逆增大的倍数。②已知相同条件下，反应a 速率比反应d 快，从图像可以看
出，反应时间和压强相同时，相同温度下，曲线3 的生成物COS 物质的量分数大，所以曲线3 表示反应
a，A 点对应的平衡体系中，COS 的物质的量分数为0.3%，假设容器体积为1L，起始时反应的总物质的量
为100mol，则CO、H2S、N2的物质的量分别为1mol、1mol 和98mol，该反应前后总物质的量不变，所以
平衡时总物质的量也为100mol，则平衡时COS 的物质的量为0.3mol，设H2S 的转化量为x mol，列三段
式：
则
，平衡时CO、H2S、COS、H2的物质的量分别为0.7mol、0.7mol、0.3mol、0.3mol，物质的量浓
度分别为0.7mol/L、0.7mol/L、0.3moL/L、0.3mol/L，该温度下反应的平衡常数
。
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